[go: nahoru, domu]

KR102420044B1 - Chemical Mechanical Polishing Smart Ring - Google Patents

Chemical Mechanical Polishing Smart Ring Download PDF

Info

Publication number
KR102420044B1
KR102420044B1 KR1020197010665A KR20197010665A KR102420044B1 KR 102420044 B1 KR102420044 B1 KR 102420044B1 KR 1020197010665 A KR1020197010665 A KR 1020197010665A KR 20197010665 A KR20197010665 A KR 20197010665A KR 102420044 B1 KR102420044 B1 KR 102420044B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chemical mechanical
mechanical polishing
sensor
carrier head
retaining ring
Prior art date
Application number
KR1020197010665A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190042744A (en
Inventor
주빈 황
스티븐 에이. 웰스
라메쉬 고팔란
갠가드하르 쉬엘라반트
사이먼 야벨베르그
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority to KR1020227023278A priority Critical patent/KR102564376B1/en
Publication of KR20190042744A publication Critical patent/KR20190042744A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102420044B1 publication Critical patent/KR102420044B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B24B37/32—Retaining rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/046—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces using electric current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/003—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving acoustic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/50—Receiving or transmitting feedback, e.g. replies, status updates, acknowledgements, from the controlled devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture
    • H04Q2209/43—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture using wireless personal area networks [WPAN], e.g. 802.15, 802.15.1, 802.15.4, Bluetooth or ZigBee
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture
    • H04Q2209/47—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture using RFID associated with sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/88—Providing power supply at the sub-station

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판들의 화학 기계적 폴리싱(CMP)에 관한 것이다. 일 실시예에서, CMP 장치를 위한 캐리어 헤드가 본원에서 개시된다. 캐리어 헤드는 바디, 리테이닝 링, 및 센서 조립체를 포함한다. 리테이닝 링은 바디에 커플링된다. 센서 조립체는 바디에 적어도 부분적으로 포지셔닝된다. 센서 조립체는 송신기, 안테나, 및 진동 센서를 포함한다. 송신기는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 안테나는 송신기의 제1 단부에 커플링된다. 진동 센서는 제2 단부에 커플링된다. 진동 센서는 캐리어 헤드의 반경, 방위각, 및 각도 축들에 대하여 화학 기계적 프로세스들 동안 진동을 검출하도록 구성된다.Embodiments of the present disclosure generally relate to chemical mechanical polishing (CMP) of substrates. In one embodiment, a carrier head for a CMP apparatus is disclosed herein. The carrier head includes a body, a retaining ring, and a sensor assembly. The retaining ring is coupled to the body. The sensor assembly is positioned at least partially on the body. The sensor assembly includes a transmitter, an antenna, and a vibration sensor. The transmitter has a first end and a second end. An antenna is coupled to a first end of the transmitter. A vibration sensor is coupled to the second end. The vibration sensor is configured to detect vibration during chemical mechanical processes with respect to radial, azimuthal, and angular axes of the carrier head.

Description

화학 기계적 폴리싱 스마트 링Chemical Mechanical Polishing Smart Ring

[0002] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판들의 화학 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing; CMP)에 관한 것으로, 더 구체적으로, 하나 이상의 센서 조립체들이 내부에 형성된 캐리어 헤드에 관한 것이다.[0002] Embodiments of the present disclosure generally relate to chemical mechanical polishing (CMP) of substrates, and more particularly, to a carrier head having one or more sensor assemblies formed therein.

[0004] 전형적으로, 집적 회로들은 전도성, 반전도성, 또는 절연성 층들의 순차적인 증착에 의해 기판들 상에 형성된다. 각각의 층이 증착된 후에, 회로망 피처(feature)들을 생성하기 위해 층이 에칭된다. 일련의 층들이 순차적으로 증착 및 에칭됨에 따라, 기판의 외측 또는 최상부 표면, 즉 기판의 노출된 표면은 점점 더 평탄하지 않게 된다. 이러한 평탄하지 않은 표면은 집적 회로 제작 프로세스의 포토리소그래피 단계들에서 문제들을 야기한다. 따라서, 기판 표면을 주기적으로 평탄화할 필요성이 있다.[0004] Typically, integrated circuits are formed on substrates by sequential deposition of conductive, semiconducting, or insulating layers. After each layer is deposited, the layer is etched to create circuitry features. As a series of layers are sequentially deposited and etched, the outer or top surface of the substrate, ie, the exposed surface of the substrate, becomes increasingly uneven. This uneven surface causes problems in the photolithographic steps of the integrated circuit fabrication process. Accordingly, there is a need to periodically planarize the substrate surface.

[0005] 화학적 기계적 연마(CMP)는 평탄화의 하나의 용인된 방법이다. 평탄화 동안, 기판은 전형적으로, 캐리어 또는 폴리싱 헤드 상에 탑재된다. 기판의 노출된 표면은 회전 폴리싱 패드에 대해 배치된다. 폴리싱 패드는 “표준” 또는 고정-연마 패드(fixed-abrasive pad)일 수 있다. 표준 폴리싱 패드는 내구성 있는 거친 표면을 갖는 반면에, 고정-연마 패드는 격납 매체들에 보유된 연마 입자들을 갖는다. 캐리어 헤드는 폴리싱 패드에 대해 기판을 푸시(push)하기 위해 기판 상에 제어가능한 하중, 즉 압력을 제공한다. 적어도 하나의 화학-반응성 제제를 포함하는 폴리싱 슬러리 및 연마 입자들(표준 패드가 사용되는 경우)이 폴리싱 패드의 표면에 공급된다.[0005] Chemical mechanical polishing (CMP) is one accepted method of planarization. During planarization, the substrate is typically mounted on a carrier or polishing head. The exposed surface of the substrate is positioned against the rotating polishing pad. The polishing pad may be a “standard” or fixed-abrasive pad. A standard polishing pad has a durable rough surface, whereas a fixed-abrasive pad has abrasive particles retained in containment media. The carrier head provides a controllable load, ie, pressure, on the substrate to push the substrate against the polishing pad. A polishing slurry comprising at least one chemical-reactive agent and abrasive particles (if a standard pad is used) are supplied to the surface of the polishing pad.

[0006] CMP 프로세스의 유효성은 CMP 프로세스의 폴리싱 레이트에 의해, 그리고 기판 표면의 결과적인 마무리(finish)(소규모 거칠기의 부재) 및 편평도(대규모 지형(topography)의 부재)에 의해 측정될 수 있다. 폴리싱 레이트, 마무리, 및 편평도는 패드와 슬러리 조합, 기판과 패드 사이의 상대적인 속도, 및 패드에 대해 기판을 가압하는 힘에 의해 결정된다.[0006] The effectiveness of a CMP process can be measured by the polishing rate of the CMP process, and by the resulting finish (absence of small-scale roughness) and flatness (absence of large-scale topography) of the substrate surface. Polishing rate, finish, and flatness are determined by the pad and slurry combination, the relative speed between the substrate and the pad, and the force that presses the substrate against the pad.

[0007] CMP 리테이닝 링(retaining ring)은 폴리싱 동안 기판을 유지하도록 기능한다. CMP 리테이닝 링은 또한, 기판 아래로의 슬러리 이동을 가능하게 하고, 균일성에 대한 에지 성능에 영향을 미친다. 그러나, 종래의 CMP 리테이닝 링들은, 프로세스 동안의 폐쇄 루프 제어를 위해, 진단을 위해, 또는 예컨대 기판 파손 또는 미끄러짐과 같은 치명적인 이벤트들 및 화학-기계적 폴리싱 프로세스들의 엔드포인트에 대한 피드백을 제공하기 위해 사용될 수 있는 통합 센서들을 가지고 있지 않다.[0007] A CMP retaining ring functions to retain the substrate during polishing. The CMP retaining ring also allows for slurry transfer down the substrate and affects edge performance for uniformity. However, conventional CMP retaining rings are used for closed loop control during a process, for diagnosis, or to provide feedback on the endpoint of chemical-mechanical polishing processes and catastrophic events such as, for example, substrate breakage or slippage. It does not have integrated sensors that can be used.

[0008] 따라서, 하나 이상의 통합 센서 조립체들이 내부에 형성되어 있는 개선된 캐리어 헤드가 필요하다.[0008] Accordingly, there is a need for an improved carrier head having one or more integrated sensor assemblies formed therein.

[0009] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판들의 화학 기계적 폴리싱(CMP)에 관한 것이다. 일 실시예에서, CMP 장치를 위한 캐리어 헤드가 본원에서 개시된다. 캐리어 헤드는 바디, 리테이닝 링, 및 센서 조립체를 포함한다. 리테이닝 링은 바디에 커플링된다. 센서 조립체는 바디에 적어도 부분적으로 포지셔닝된다. 센서 조립체는 송신기, 안테나, 및 진동 센서를 포함한다. 송신기는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 안테나는 송신기의 제1 단부에 커플링된다. 진동 센서는 제2 단부에 커플링된다. 진동 센서는 캐리어 헤드의 반경(radial), 방위각(azimuthal), 및 각도(angular) 축들에 대하여 화학 기계적 프로세스들 동안 진동을 검출하도록 구성된다.[0009] Embodiments of the present disclosure generally relate to chemical mechanical polishing (CMP) of substrates. In one embodiment, a carrier head for a CMP apparatus is disclosed herein. The carrier head includes a body, a retaining ring, and a sensor assembly. The retaining ring is coupled to the body. The sensor assembly is positioned at least partially on the body. The sensor assembly includes a transmitter, an antenna, and a vibration sensor. The transmitter has a first end and a second end. An antenna is coupled to a first end of the transmitter. A vibration sensor is coupled to the second end. The vibration sensor is configured to detect vibration during chemical mechanical processes with respect to radial, azimuthal, and angular axes of the carrier head.

[0010] 다른 실시예에서, 화학 기계적 폴리싱 시스템이 본원에서 개시된다. 화학 기계적 폴리싱 시스템은 캐리어 헤드 및 제어기를 포함한다. 캐리어 헤드는 바디, 리테이닝 링, 및 센서 조립체를 포함한다. 리테이닝 링은 바디에 커플링된다. 센서 조립체는 바디에 적어도 부분적으로 포지셔닝된다. 센서 조립체는 송신기, 안테나, 및 진동 센서를 포함한다. 송신기는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 안테나는 송신기의 제1 단부에 커플링된다. 진동 센서는 제2 단부에 커플링된다. 진동 센서는 캐리어 헤드의 반경, 방위각, 및 각도 축들에 대하여 화학 기계적 프로세스들 동안 진동들을 검출하도록 구성된다. 제어기는 센서 조립체와 통신한다.[0010] In another embodiment, a chemical mechanical polishing system is disclosed herein. A chemical mechanical polishing system includes a carrier head and a controller. The carrier head includes a body, a retaining ring, and a sensor assembly. The retaining ring is coupled to the body. The sensor assembly is positioned at least partially on the body. The sensor assembly includes a transmitter, an antenna, and a vibration sensor. The transmitter has a first end and a second end. An antenna is coupled to a first end of the transmitter. A vibration sensor is coupled to the second end. The vibration sensor is configured to detect vibrations during chemical mechanical processes with respect to radial, azimuthal, and angular axes of the carrier head. The controller communicates with the sensor assembly.

[0011] 다른 실시예에서, 화학 기계적 폴리싱 상태들을 결정하기 위한 방법이 본원에서 개시된다. 화학 기계적 폴리싱 장치에 배치된 기판에 대해 화학 기계적 폴리싱 프로세스가 수행된다. 화학 기계적 폴리싱 장치의 캐리어 헤드에 적어도 부분적으로 배치된 센서 조립체가 화학 기계적 폴리싱 장치로부터의 진동 방출(vibration emission)들을 캡처한다. 진동 방출들과 연관된 정보는 센서 조립체와 무선 통신하는 제어기에 송신된다. 송신된 정보의 분석에 기초하여, 화학 기계적 폴리싱 상태가 결정된다.[0011] In another embodiment, disclosed herein is a method for determining chemical mechanical polishing conditions. A chemical mechanical polishing process is performed on the substrate disposed in the chemical mechanical polishing apparatus. A sensor assembly disposed at least in part on a carrier head of the chemical mechanical polishing apparatus captures vibration emissions from the chemical mechanical polishing apparatus. Information associated with the vibrational emissions is transmitted to a controller in wireless communication with the sensor assembly. Based on the analysis of the transmitted information, a chemical mechanical polishing state is determined.

[0012] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0013] 도 1은 일 실시예에 따른 폴리싱 스테이션의 단면도를 예시한다.
[0014] 도 2a는 일 실시예에 따른, 하나 이상의 센서 조립체들을 갖는 캐리어 헤드의 단면도이다.
[0015] 도 2b는 일 실시예에 따른 도 2a의 센서 조립체의 센서를 예시한다.
[0016] 도 3은 일 실시예에 따른, 하나 이상의 센서 조립체들을 갖는 캐리어 헤드의 단면도를 예시한다.
[0017] 도 4는 일 실시예에 따른, 하나 이상의 센서 조립체들을 갖는 캐리어 헤드의 단면도를 예시한다.
[0018] 도 5는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 환경을 예시한다.
[0019] 도 6은 일 실시예에 따른, 화학 기계적 폴리싱 프로세스 동안 기판을 모니터링하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0020] 명확성을 위해, 도면들 간에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 적용가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 실시예의 엘리먼트들은 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.[0012] In such a way that the above-listed features of the present disclosure may be understood in detail, a more specific description of the present disclosure, briefly summarized above, may be made with reference to embodiments, some of which are appended It is illustrated in the drawings. It should be noted, however, that the appended drawings illustrate only typical embodiments of the present disclosure and are not to be considered limiting of the scope of the present disclosure, as the present disclosure may admit to other equally effective embodiments. because it can
1 illustrates a cross-sectional view of a polishing station according to one embodiment;
2A is a cross-sectional view of a carrier head having one or more sensor assemblies, according to one embodiment.
2B illustrates a sensor of the sensor assembly of FIG. 2A according to one embodiment.
3 illustrates a cross-sectional view of a carrier head having one or more sensor assemblies, according to one embodiment.
4 illustrates a cross-sectional view of a carrier head having one or more sensor assemblies, according to one embodiment.
5 illustrates a computing environment according to one embodiment.
6 is a flow diagram illustrating a method of monitoring a substrate during a chemical mechanical polishing process, according to one embodiment.
For clarity, like reference numbers have been used where applicable to designate like elements that are common between the drawings. Additionally, elements of one embodiment may be advantageously adapted for use in other embodiments described herein.

[0021] 아래에서 나타내는 도 1은 폴리싱 스테이션(100)의 개략적인 단면도이며, 그 폴리싱 스테이션(100)은 다수의 폴리싱 스테이션들(100)을 포함하는 더 큰 화학 기계적 폴리싱(CMP) 시스템 내에 포지셔닝될 수 있다. 폴리싱 스테이션(100)은 플래튼(platen)(102)을 포함한다. 플래튼(102)은 중심 축(104)을 중심으로 회전할 수 있다. 폴리싱 패드(106)가 플래튼(102) 상에 배치될 수 있다. 전형적으로, 폴리싱 패드(106)는, 폴리싱 스테이션(100)에서 프로세싱될 기판(110)의 사이즈(예컨대, 기판 직경)보다 적어도 1배 내지 2배 더 큰, 플래튼(102)의 상부 표면을 덮는다.1 shown below is a schematic cross-sectional view of a polishing station 100 , which is to be positioned within a larger chemical mechanical polishing (CMP) system comprising a plurality of polishing stations 100 . can The polishing station 100 includes a platen 102 . The platen 102 may rotate about a central axis 104 . A polishing pad 106 may be disposed on the platen 102 . Typically, the polishing pad 106 covers an upper surface of the platen 102 that is at least 1-2 times larger than the size (eg, substrate diameter) of the substrate 110 to be processed at the polishing station 100 . .

[0022] 폴리싱 패드(106)는, 하나 이상의 기판들(110)과 접촉하고 하나 이상의 기판들(110)을 프로세싱하도록 구성된 폴리싱 표면(112), 및 플래튼(102)의 표면 위에 포지셔닝된 지지 표면(103)을 포함한다. 플래튼(102)은 폴리싱 패드(106)를 지지하고, 폴리싱 동안 폴리싱 패드(106)를 회전시킨다. 캐리어 헤드(108)는 폴리싱 패드(106)의 폴리싱 표면(112)에 대해 기판(110)을 유지한다. 캐리어 헤드(108)는 전형적으로, 폴리싱 패드(106)에 대해 기판(110)을 가압하는 데 사용되는 가요성 다이어프램(diaphragm)(111), 바디(101), 및 바디(101)에 커플링된 리테이닝 링(109)을 포함하며, 그 리테이닝 링(109)은 폴리싱 프로세스 동안 기판의 표면에 걸쳐 발견되는 본질적으로 불-균일한 압력 분포를 보정하는 데 사용된다. 캐리어 헤드(108)는 기판(110)과 폴리싱 패드(106) 사이의 상대 운동들을 생성하기 위해 스위핑 운동으로 이동할 수 있고 그리고/또는 중심 축(114)을 중심으로 회전할 수 있다.The polishing pad 106 includes a polishing surface 112 configured to contact and process the one or more substrates 110 , and a support surface positioned over the surface of the platen 102 . (103). The platen 102 supports the polishing pad 106 and rotates the polishing pad 106 during polishing. The carrier head 108 holds the substrate 110 against the polishing surface 112 of the polishing pad 106 . The carrier head 108 is typically coupled to a body 101 , and a flexible diaphragm 111 used to press the substrate 110 against the polishing pad 106 . It includes a retaining ring 109, which is used to compensate for the inherently non-uniform pressure distribution found across the surface of the substrate during the polishing process. The carrier head 108 may move in a sweeping motion and/or rotate about a central axis 114 to create relative motions between the substrate 110 and the polishing pad 106 .

[0023] 동작 동안, 가요성 다이어프램(111)은 폴리싱 패드(106)에 대해 기판(110)을 가압하도록 포지셔닝되며, 그리고 캐리어 헤드(108)의 탑재 부분(미도시)에 커플링된 캐리어 헤드 액추에이터(미도시)는 폴리싱 패드(106)의 표면에 대해 리테이닝 링(109) 및 캐리어 헤드(108)를 개별적으로 가압하도록 구성된다. 가요성 다이어프램(111)은 기판(110)의 배면에 압력을 가하도록 구성되며, 캐리어 헤드 액추에이터는 리테이닝 링(109)에 힘을 가하도록 구성된다.During operation, the flexible diaphragm 111 is positioned to press the substrate 110 against the polishing pad 106 , and a carrier head actuator coupled to a mounting portion (not shown) of the carrier head 108 . (not shown) is configured to individually press the retaining ring 109 and the carrier head 108 against the surface of the polishing pad 106 . The flexible diaphragm 111 is configured to apply pressure to the back surface of the substrate 110 , and the carrier head actuator is configured to apply a force to the retaining ring 109 .

[0024] 전달 암(118)은, 폴리싱 동안 폴리싱 표면(112)에 공급되는 폴리싱 유체(116), 이를테면 연마 슬러리를 전달한다. 폴리싱 액체(116)는 기판의 화학 기계적 폴리싱을 가능하게 하기 위해 연마 입자들, pH 조정제, 및/또는 화학적으로 활성인 컴포넌트들을 함유할 수 있다. 슬러리 케미스트리(116)는, 금속들, 금속 산화물들, 및 반금속 산화물들을 포함할 수 있는 피처들 및/또는 웨이퍼 표면들을 폴리싱하도록 설계된다. 또한, 폴리싱 스테이션(100)은 전형적으로, 폴리싱 패드(106)의 표면(112)을 연마하고 회복시키기 위해 패드 컨디셔닝 디스크(128)(예컨대, 다이아몬드 함침 디스크(diamond impregnated disk)로 하여금 폴리싱 프로세스 사이클 동안 상이한 시간들에서 폴리싱 표면(112)에 대해 가압되게 하고 폴리싱 표면(112)에 걸쳐 스위핑하게 하도록 구성된 액추에이터들(124 및 126) 및 컨디셔닝 암(122)을 포함하는 패드 컨디셔닝 조립체(120)를 포함한다.The delivery arm 118 delivers a polishing fluid 116 , such as an abrasive slurry, that is supplied to the polishing surface 112 during polishing. The polishing liquid 116 may contain abrasive particles, a pH adjuster, and/or chemically active components to facilitate chemical mechanical polishing of the substrate. Slurry chemistry 116 is designed to polish wafer surfaces and/or features that may include metals, metal oxides, and semimetal oxides. In addition, the polishing station 100 typically causes the pad conditioning disk 128 (eg, a diamond impregnated disk) to polish and restore the surface 112 of the polishing pad 106 during the polishing process cycle. a pad conditioning assembly 120 comprising a conditioning arm 122 and actuators 124 and 126 configured to force against and sweep across the polishing surface 112 at different times. .

[0025] 폴리싱 스테이션(100)은 캐리어 헤드(108) 내에 매립된 하나 이상의 센서 조립체들(150)을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서 조립체들(150)은 기판 프로세싱에 영향을 미치는 하나 이상의 인자들, 이를테면 진동, 온도, 습도 등을 검출하도록 구성된다. 일부 구성들에서, 센서는 검출된 정보를 프로세스 제어기(190)에 무선으로 전송하도록 구성된다. 통합 센서(들)(150)를 갖는 캐리어 헤드(108)는 CMP 프로세스들에 의해 생성되는 신호들의 실시간 분석을 가능하게 한다. 센서(들)(150)로부터 수신된, 검출되고 송신된 신호들은, 프로세스 제어, 이를테면 예컨대, 엔드포인트 검출, 기판 미끄러짐과 같은 비정상 상태들의 검출, 기판 로딩 및 언로딩 문제들, CMP 헤드 및 CMP 폴리싱의 필수적인 부분인 다른 연관된 기계 조립체들의 기계적 성능의 예측 등을 위해 사용될 수 있다. 레코딩된 신호 정보는, 상이한 프로세스 실행들 사이에 변화들이 발생하였는지를 결정하기 위해, 다른 검출된 프로세스 상태들과 비교될 수 있다. 검출된 센서 데이터와 제어기의 메모리에 저장된 정보의 비교는 프로세스 엔드포인트들, 비정상 상태들, 및 다른 진단 정보를 나타낼 수 있다.The polishing station 100 may further include one or more sensor assemblies 150 embedded within the carrier head 108 . The one or more sensor assemblies 150 are configured to detect one or more factors affecting substrate processing, such as vibration, temperature, humidity, and the like. In some configurations, the sensor is configured to wirelessly transmit the detected information to the process controller 190 . Carrier head 108 with integrated sensor(s) 150 enables real-time analysis of signals generated by CMP processes. Received, detected and transmitted signals from sensor(s) 150 can be used for process control, such as endpoint detection, detection of abnormal conditions such as substrate slippage, substrate loading and unloading problems, CMP head and CMP polishing It can be used for predicting the mechanical performance of other related mechanical assemblies that are an integral part of . The recorded signal information can be compared to other detected process states to determine if changes have occurred between different process executions. Comparison of detected sensor data with information stored in the controller's memory may indicate process endpoints, abnormal conditions, and other diagnostic information.

[0026] 따라서, 본 개시내용과 일치하는 실시예들은 유리하게, 장비 상태(equipment health)에 대한 사전적이고 신속한 피드백을 제공하기 위해 통계 분석 기법들을 사용하여 장비 파라미터들을 미리 구성된 한계들에 대해 지속적으로 모니터링할 수 있는 FDC(Fault Detection and Classification) 시스템들 및 방법들을 제공한다. 그러한 FDC 시스템들 및 방법들은 유리하게, 예정 외의 다운타임을 제거하고, 툴 가용성을 개선하며, 스크랩(scrap)을 감소시킨다.Accordingly, embodiments consistent with the present disclosure advantageously continuously compute equipment parameters against preconfigured limits using statistical analysis techniques to provide proactive and rapid feedback on equipment health. Provided are FDC (Fault Detection and Classification) systems and methods capable of monitoring. Such FDC systems and methods advantageously eliminate unplanned downtime, improve tool availability, and reduce scrap.

[0027] 도 2a는 일 실시예에 따른, 캐리어 헤드(108)에 형성된 채널(160)에 매립된 하나 이상의 센서 조립체들(150)을 갖는 캐리어 헤드(108)의 단면도이다. 하나 이상의 센서 조립체들 각각은 송신기(202), 센서(201), 하나 이상의 배터리들(206), 및 안테나(208)를 포함한다. 송신기(202)는 캐리어 헤드(108)를 통하여 연장된다. 송신기(202)는 제1 단부(210) 및 제2 단부(212)를 갖는다. 제1 단부(210)는 안테나(208)에 커플링된다. 안테나(208)는 부분적으로 캐리어 헤드(108)를 통하여 캐리어 헤드(108) 위로 연장될 수 있다. 안테나(208)는 시스템 제어기(190)에 정보를 무선으로 통신하도록 구성된다. 캐리어 헤드(108)는 커버 조립체(220)를 더 포함할 수 있다. 조립체(220)는 캐리어 헤드(108) 위로 연장된 안테나(208)의 부분을 덮도록 구성된다. 커버 조립체(220)는 안테나(208)를 보호하도록 그리고 안테나(208)가 연장되면서 관통하는 개구를 밀봉하도록 구성된다. 일 실시예에서, 커버 조립체(220)는 제1 캡(222) 및 제2 캡(224)을 포함할 수 있다. 제1 캡(222)은 안테나(208) 위에 포지셔닝되고, 캐리어 헤드(108) 내로 연장되며, 그에 따라, 제1 캡(222)은 안테나(208)의 적어도 3개의 측들을 둘러싼다. 제2 캡(224)은 제1 캡(222) 주위에 포지셔닝된다. 제2 캡(224)은 안테나(208)가 연장되면서 관통하는 개구가 밀봉되는 것을 보장한다. 예컨대, 제2 캡(224)은 안테나(208) 및 제1 캡(222)을 적어도 부분적으로 둘러싼다.2A is a cross-sectional view of a carrier head 108 having one or more sensor assemblies 150 embedded in a channel 160 formed in the carrier head 108 , according to one embodiment. Each of the one or more sensor assemblies includes a transmitter 202 , a sensor 201 , one or more batteries 206 , and an antenna 208 . Transmitter 202 extends through carrier head 108 . The transmitter 202 has a first end 210 and a second end 212 . The first end 210 is coupled to the antenna 208 . The antenna 208 may extend over the carrier head 108 partially through the carrier head 108 . The antenna 208 is configured to wirelessly communicate information to the system controller 190 . The carrier head 108 may further include a cover assembly 220 . Assembly 220 is configured to cover a portion of antenna 208 that extends over carrier head 108 . The cover assembly 220 is configured to protect the antenna 208 and to seal the opening through which the antenna 208 extends as it extends. In one embodiment, the cover assembly 220 may include a first cap 222 and a second cap 224 . A first cap 222 is positioned over the antenna 208 and extends into the carrier head 108 , such that the first cap 222 surrounds at least three sides of the antenna 208 . A second cap 224 is positioned around the first cap 222 . The second cap 224 ensures that the opening through which the antenna 208 extends is sealed. For example, the second cap 224 at least partially surrounds the antenna 208 and the first cap 222 .

[0028] 송신기(202)의 제2 단부(212)는 센서(201)에 커플링된다. 센서(201)는 적어도 부분적으로 캐리어 헤드(108)를 통하여 리테이닝 링(109) 내로 연장된다. 센서(201)는 기판 프로세싱 동안 음향 진동들을 검출하도록 구성된다. 기판에 대한 CMP 프로세스들에 의해 생성되는 진동 방출 정보는 센서(201)에 의해 캡처된다. 센서 조립체(150)를 갖는 캐리어 헤드(108)는 CMP 프로세스들에 의해 생성되는 진동 신호들의 실시간 분석을 가능하게 한다. 센서(201)에 의해 캡처된 진동 신호들은, 프로세스 제어, 이를테면, 엔드포인트 검출, 기판 미끄러짐과 같은 비정상 상태들의 검출, 기판 로딩 및 언로딩 문제들, CMP 헤드 및 CMP 폴리싱의 필수적인 부분인 다른 연관된 기계 조립체들의 기계적 성능의 예측 등을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡처된 진동 정보는 진동 시그니처(vibrational signature)로 리졸빙(resolve)될 수 있으며, 그 진동 시그니처는 변화들에 대해 모니터링되고, 진동 시그니처들의 라이브러리에 대해 비교된다. 진동 주파수 스펙트럼에서의 특성 변화들은 프로세스 엔드포인트들, 비정상 상태들, 및 다른 진단 정보를 나타낼 수 있다. 캡처된 진동 정보는, 폴리싱 프로세스, 슬러리 암 및 헤드 충돌들, 헤드 마모(예컨대, 밀봉부들, 짐벌 등), 결함이 있는 베어링들, 컨디셔너 헤드 작동들 등에 의해 야기되는 기계적 이상들, 이를테면 예컨대 기판 스크래치 검출을 나타내기 위해 분석될 수 있다.A second end 212 of the transmitter 202 is coupled to the sensor 201 . The sensor 201 extends at least partially through the carrier head 108 and into the retaining ring 109 . The sensor 201 is configured to detect acoustic vibrations during substrate processing. Vibration emission information generated by CMP processes for the substrate is captured by the sensor 201 . Carrier head 108 with sensor assembly 150 enables real-time analysis of vibration signals generated by CMP processes. Vibration signals captured by the sensor 201 are useful for process control, such as endpoint detection, detection of abnormal conditions such as substrate slip, substrate loading and unloading issues, CMP head and other associated machinery that is an integral part of CMP polishing. It can be used for prediction of mechanical performance of assemblies, and the like. In some embodiments, the captured vibration information may be resolved into a vibrational signature, which is monitored for changes and compared against a library of vibration signatures. Characteristic changes in the oscillation frequency spectrum may indicate process endpoints, anomalies, and other diagnostic information. The captured vibration information can be used for mechanical anomalies caused by the polishing process, slurry arm and head impacts, head wear (eg seals, gimbals, etc.), defective bearings, conditioner head operations, etc., such as substrate scratches. can be analyzed to indicate detection.

[0029] 센서 조립체(150)는 다양한 주파수들에 대한 CMP 프로세싱 동안의 시간 경과에 따른 하나 이상의 가속도 판독치들을 제어기(190)에 송신할 수 있다. 예컨대, 센서 조립체(150)는, 단거리 무선 방법들, 이를테면, BLUETOOTH, RFID(Radio-frequency identification) 시그널링 및 표준들, NFC(Near field communication) 시그널링 및 표준들, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 802.11x 또는 802.16x 시그널링 및 표준들, 또는 다른 무선 통신 방법을 사용하여, 송신기(202)를 통해 제어기(190)에 CMP 프로세싱 동안의 하나 이상의 가속도 판독치들을 송신할 수 있다. 제어기(190)는 시간 대 주파수의 그래프에 가속도 판독치들을 플롯팅(plot)한다. 그래프 상에 나타낸 검출된 가속도 데이터의 기울기가 특정 주파수를 따라 변화될 때, 제어기(190)는 이벤트가 발생하였음을 사용자에게 표시할 수 있다. 예컨대, 특정 주파수(예컨대, 230 Hz) 또는 주파수들(예컨대, 200 내지 250 Hz 사이의 주파수들)에서의 가속도 데이터의 피크-대-피크 차이(peak-to-peak variation)의 변화는 막 파손으로 인한 마찰의 변화 및 파손과 연관될 수 있다. 따라서, 시간 경과에 따른 주파수들의 범위에 걸친 가속도의 지속적인 플롯팅은, 광학 센서들을 필요로 하지 않으면서, 신뢰성 있는 엔드포인트 검출 기법을 사용자에게 제공할 수 있거나, 또는 시스템 내의 하나 이상의 기계 컴포넌트들의 마모를 검출할 수 있다.The sensor assembly 150 may transmit one or more acceleration readings over time during CMP processing for various frequencies to the controller 190 . For example, the sensor assembly 150 may use short-range wireless methods such as BLUETOOTH, Radio-frequency identification (RFID) signaling and standards, Near field communication (NFC) signaling and standards, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) The 802.11x or 802.16x signaling and standards of , or other wireless communication method may be used to transmit one or more acceleration readings during CMP processing to the controller 190 via the transmitter 202 . Controller 190 plots the acceleration readings on a graph of time versus frequency. When the slope of the detected acceleration data displayed on the graph changes along a specific frequency, the controller 190 may indicate to the user that an event has occurred. For example, a change in the peak-to-peak variation of acceleration data at a specific frequency (eg, 230 Hz) or frequencies (eg, frequencies between 200 and 250 Hz) can result in membrane breakage. It can be associated with changes in friction and breakage. Thus, continuous plotting of acceleration over a range of frequencies over time may provide a user with a reliable endpoint detection technique, without the need for optical sensors, or wear and tear of one or more mechanical components in the system. can be detected.

[0030] 일부 실시예들에서, 센서(201)는 진동들을 검출하기 위한 가속도계, 이를테면 MEMS(micro electro-mechanical systems) 가속도계일 수 있다. 다른 실시예에서, 센서(201)는 3-축 가속도계일 수 있다. 3-축 가속도계는 캐리어 헤드의 3개의 축들, 즉 반경, 각도, 및 방위각 축들을 따라 CMP 프로세스들 동안 진동을 측정하도록 구성된다. 캐리어 헤드(108)에 대하여 진동들을 측정하는 것은 CMP 프로세스들 동안 더 많은 진동 정보를 제공한다. 이는, CMP 프로세싱 동안, 기판이 리테이닝 링(109) 내에서 단일 포지션으로 유지되는 것이 아니라, 기판이 리테이닝 링(109) 내에서 세차운동(precess)하기 때문이다. 캐리어 헤드(108)가 2개의 센서들(201)(여기서, 센서들 둘 모두는 가속도계들임)을 포함하는 실시예들에서, 하나의 센서(즉, 베이스라인 센서)는 CMP 프로세싱 동안 베이스라인 가속도 데이터(예컨대, 환경 또는 비-프로세스 관련 가속도들)만을 검출하도록 구성될 수 있는 한편, 제2 센서(즉, 프로세스 센서)는 CMP 프로세싱 동안 프로세스 관련 가속도 데이터를 검출한다. 이어서, 시스템 제어기(190)는 프로세스 관련 가속도 데이터로부터, 검출된 베이스라인 가속도 데이터를 제할 수 있고, 그에 따라, 프로세스 센서에 의해 검출된 CMP 프로세스 관련 정보가 노이즈 또는 진동의 다른 외부 소스들로부터 분리될 수 있다.In some embodiments, the sensor 201 may be an accelerometer for detecting vibrations, such as a micro electro-mechanical systems (MEMS) accelerometer. In another embodiment, the sensor 201 may be a three-axis accelerometer. The 3-axis accelerometer is configured to measure vibration during CMP processes along three axes of the carrier head: radial, angular, and azimuthal axes. Measuring vibrations relative to the carrier head 108 provides more vibration information during CMP processes. This is because, during CMP processing, the substrate is not held in a single position within the retaining ring 109 , but rather precesses within the retaining ring 109 . In embodiments in which the carrier head 108 includes two sensors 201 (where both sensors are accelerometers), one sensor (ie, the baseline sensor) receives baseline acceleration data during CMP processing. It may be configured to detect only (eg, environmental or non-process related accelerations) while the second sensor (ie, process sensor) detects process related acceleration data during CMP processing. The system controller 190 may then subtract the detected baseline acceleration data from the process-related acceleration data, such that the CMP process-related information detected by the process sensor is to be separated from other external sources of noise or vibration. can

[0031] 도 2b는 센서(201)를 더 상세히 예시한다. 센서(201)는 리본 연결부(254)를 통해 센서 커버(250)에 커플링된다. 센서 커버(250)는 리테이닝 링(109)에 탑재된다. 리본 연결부(254)는 센서(201)가 리테이닝 링(109)으로부터 물리적으로 디커플링되지만 전기적으로 커플링된 상태로 유지될 수 있게 한다. 센서 커버(250)로부터 센서(201)를 디커플링시키는 것이 또한, 진동의 다양한 외부 소스들로부터 센서(201)를 기계적으로 격리시키기 위해 사용될 수 있다.2B illustrates the sensor 201 in more detail. The sensor 201 is coupled to the sensor cover 250 via a ribbon connection 254 . The sensor cover 250 is mounted on the retaining ring 109 . Ribbon connection 254 allows sensor 201 to physically decouple from retaining ring 109 but remain electrically coupled. Decoupling the sensor 201 from the sensor cover 250 may also be used to mechanically isolate the sensor 201 from various external sources of vibration.

[0032] 다시 도 2a를 참조하면, 송신기(202)는 센서(들)(201)로부터 수신된 진동 관련 신호들을 안테나(208)를 통해 제어기(190)에 전송하도록 구성된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 센서(201)에 의해 검출된 CMP 진동 신호들은, 단거리 무선 방법들, 이를테면, Bluetooth, RFID(radio-frequency identification) 시그널링 및 표준들, NFC(near field communication), ZigBee, 또는 다른 무선 통신 방법들을 사용하여, CMP 헤드(108)로부터 송신될 것이다.Referring again to FIG. 2A , the transmitter 202 is configured to transmit vibration related signals received from the sensor(s) 201 to the controller 190 via the antenna 208 . Thus, in some embodiments, the CMP vibration signals detected by the sensor 201 are short-range wireless methods such as Bluetooth, radio-frequency identification (RFID) signaling and standards, near field communication (NFC), ZigBee. , or other wireless communication methods, from the CMP head 108 .

[0033] 하나 이상의 배터리들(206)은 센서 조립체(150)에 전력을 제공하도록 구성된다. 도 2a에 도시된 실시예에서, 2개의 배터리들(206)이 예시되며, 각각의 배터리(206)는 송신기(202)의 각각의 측 상에 있다. 다른 실시예들에서, 더 많거나 또는 더 적은 배터리들이 사용될 수 있다. 배터리들(206)은 캐리어 헤드(108)를 서비싱할 때 교체될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리들(206)은, 캐리어 헤드(108), 리테이닝 링(109), 또는 폴리싱 패드(106)의 수명과 대략 동일한 수명을 갖는다. 따라서, 이들 실시예들에서, 배터리들(206)이 완전 방전에 접근하고 있거나 또는 완전 방전에 거의 도달할 때, 캐리어 헤드(108), 리테이닝 링(109), 또는 폴리싱 패드(106)가 이들의 서비스 수명에 접근하고 있거나 또는 이들의 서비스 수명에 거의 도달하게 되고, 그에 따라, 예방 유지보수 활동 동안 교체될 수 있다. 다른 실시예에서, 배터리들(206)은 재충전가능할 수 있다.One or more batteries 206 are configured to provide power to the sensor assembly 150 . In the embodiment shown in FIG. 2A , two batteries 206 are illustrated, each battery 206 on a respective side of the transmitter 202 . In other embodiments, more or fewer batteries may be used. The batteries 206 may be replaced when servicing the carrier head 108 . In one embodiment, the batteries 206 have a lifetime approximately equal to that of the carrier head 108 , the retaining ring 109 , or the polishing pad 106 . Thus, in these embodiments, when the batteries 206 are approaching or nearing full discharge, the carrier head 108 , the retaining ring 109 , or the polishing pad 106 are approaching or are nearing their service life, and can therefore be replaced during preventive maintenance activities. In another embodiment, the batteries 206 may be rechargeable.

[0034] 다른 실시예에서, 센서 조립체(150)는 절전 기능성을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(190)는 캐리어 헤드(108)가 여전히 움직이고 있는지를 결정하기 위해 센서(201)와 통신할 수 있다. 캐리어 헤드(108)가 여전히 움직이고 있는 경우, 배터리들(206)은 센서 조립체(150)에 계속 전력을 제공할 것이다. 그러나, 캐리어 헤드(108)가 더 이상 움직이고 있지 않는 경우, 제어기(190)는 파워 다운(power down)시켜서 전력을 보존하기 위해 송신기(202)와 통신할 수 있다. 더욱이, 제어기(190)는 또한, 캐리어 헤드(108)가 움직이기 시작했는지를 결정하기 위해 센서(201)와 통신할 수 있다. 제어기(190)는 센서(201)가 임의의 데이터를 획득했는지를 결정하기 위해 송신기(202)와 통신한다. 데이터는 캐리어 헤드(108) 움직임을 표시하는 진동들을 포함할 것이다. 캐리어 헤드(108)가 움직이고 있는 것으로 제어기(190)가 결정하는 경우, 제어기(190)는 파워 온(power on)시키기 위해 송신기(202)와 통신할 것이다. 캐리어 헤드(108)가 움직이고 있지 않는 것으로 제어기(190)가 결정하는 경우, 제어기(190)는 파워 온시키도록 송신기(202)에게 명령하지 않을 것이다. 그러한 기능성은, 캐리어 헤드가 움직이고 있는 경우 파워 온시키고, 캐리어 헤드가 정지된 상태를 유지하는 경우 파워 다운시킴으로써, 센서 조립체(150)의 수명을 연장시킨다.In another embodiment, the sensor assembly 150 may include power saving functionality. For example, the controller 190 may communicate with the sensor 201 to determine whether the carrier head 108 is still moving. If the carrier head 108 is still moving, the batteries 206 will continue to provide power to the sensor assembly 150 . However, when the carrier head 108 is no longer moving, the controller 190 can power down and communicate with the transmitter 202 to conserve power. Moreover, the controller 190 may also communicate with the sensor 201 to determine if the carrier head 108 has begun to move. The controller 190 communicates with the transmitter 202 to determine if the sensor 201 has obtained any data. The data will include vibrations indicative of carrier head 108 movement. If the controller 190 determines that the carrier head 108 is moving, the controller 190 will communicate with the transmitter 202 to power on. If the controller 190 determines that the carrier head 108 is not moving, the controller 190 will not instruct the transmitter 202 to power on. Such functionality extends the life of the sensor assembly 150 by powering on when the carrier head is moving and powering down when the carrier head remains stationary.

[0035] 도 3은 다른 실시예에 따른, 하나 이상의 센서 조립체들(150)을 갖는 캐리어 헤드(300)의 단면도를 예시한다. 캐리어 헤드(300)는 캐리어 헤드(108)와 실질적으로 유사하다. 캐리어 헤드(300)는 고정 코일(306) 아래에서 캐리어 헤드(300)의 상단 표면 상에 포지셔닝된 이동 코일(302)을 더 포함한다. 이동 코일(302)은 동글(dongle)(304)을 통해 하나 이상의 센서 조립체들(150)에 전기적으로 커플링된다. 이동 코일(302)은 송신기(308) 및 안테나(310)를 포함한다. 송신기(308)는 이동 코일(302)에 포지셔닝된다. 일 실시예에서, 송신기(308)는 이동 코일(302)에 매립된다. 안테나(310)는 송신기(308)에 커플링된다. 안테나(310)는 부분적으로 이동 코일(302)을 통하여 연장되어, 이동 코일(302)의 상단 표면 위로 연장된다. 일부 실시예들에서, 고정 코일(306)과 이동 코일(302)은 고정 코일(306)을 통한 AC 신호의 전달에 의해 함께 유도성 커플링될 수 있고, 그에 따라, 센서들(201)을 구동시키고 그리고/또는 배터리들(206)을 충전하도록 캐리어 헤드(300) 내에 배치된 회로망(예컨대, 동글(304)) 내에 전압이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, CMP 프로세싱 동안 캐리어 헤드(300)가 움직임에 따른 이동 코일(302)의 운동은 위에 포지셔닝된 고정 코일(306)과 함께 유도성 전하를 생성한다. 따라서, CMP 프로세싱 동안 하나 이상의 배터리들(206)이 충전될 수 있다.3 illustrates a cross-sectional view of a carrier head 300 with one or more sensor assemblies 150 , according to another embodiment. Carrier head 300 is substantially similar to carrier head 108 . The carrier head 300 further includes a moving coil 302 positioned on a top surface of the carrier head 300 below the stationary coil 306 . The moving coil 302 is electrically coupled to one or more sensor assemblies 150 via a dongle 304 . The moving coil 302 includes a transmitter 308 and an antenna 310 . A transmitter 308 is positioned in a moving coil 302 . In one embodiment, the transmitter 308 is embedded in the moving coil 302 . Antenna 310 is coupled to transmitter 308 . The antenna 310 extends partially through the moving coil 302 , and extends over a top surface of the moving coil 302 . In some embodiments, the stationary coil 306 and the moving coil 302 may be inductively coupled together by transmission of an AC signal through the stationary coil 306 , thus driving the sensors 201 . A voltage may be formed in circuitry (eg, dongle 304 ) disposed within carrier head 300 to power and/or charge batteries 206 . In some embodiments, movement of the moving coil 302 as the carrier head 300 moves during CMP processing creates an inductive charge with the stationary coil 306 positioned thereon. Accordingly, one or more batteries 206 may be charged during CMP processing.

[0036] 도 4는 일 실시예에 따른, 하나 이상의 센서 조립체들(150)을 갖는 캐리어 헤드(400)의 단면도를 예시한다. 캐리어 헤드(400)는 캐리어 헤드(300)와 실질적으로 유사하다. 캐리어 헤드(400)는, 리테이닝 링(109) 및 캐리어 헤드(400)에 형성된 채널(160)과 연통하는 수직 개구(perpendicular opening)(402)를 더 포함한다. 이 실시예에서, 센서(201)는 수직 개구(402) 내에 포지셔닝된다. 리테이닝 링(109)은 리테이닝 링(109)에 형성된 개구와 센서(201) 사이에 포지셔닝된 멤브레인(404)을 더 포함한다. 멤브레인(404)은 CMP 프로세싱 동안 슬러리로부터 센서를 보호하도록 구성된다. 일 실시예에서, 멤브레인(404)은 실리콘-계 재료로 형성될 수 있다. 수직 개구(402)에서 멤브레인(404) 뒤에 센서(201)를 포지셔닝하는 것은, CMP 프로세싱 동안 음파들이 슬러리를 통과할 때, 센서(201)(예컨대, 음향 센서)가 음파들을 검출할 수 있게 한다. 예컨대, 슬러리의 건조(drying out)로 인해 기판 상에 스크래치가 발생하는 경우, 제어기(190)는 슬러리를 통하는 음파들의 센서(201) 검출을 통해 스크래치를 검출할 수 있을 것이다.4 illustrates a cross-sectional view of a carrier head 400 with one or more sensor assemblies 150 , according to one embodiment. Carrier head 400 is substantially similar to carrier head 300 . Carrier head 400 further includes a retaining ring 109 and a vertical opening 402 in communication with channel 160 formed in carrier head 400 . In this embodiment, the sensor 201 is positioned within the vertical opening 402 . The retaining ring 109 further includes a membrane 404 positioned between the sensor 201 and an opening formed in the retaining ring 109 . The membrane 404 is configured to protect the sensor from the slurry during CMP processing. In one embodiment, the membrane 404 may be formed of a silicon-based material. Positioning the sensor 201 behind the membrane 404 at the vertical opening 402 allows the sensor 201 (eg, acoustic sensor) to detect the sound waves as they pass through the slurry during CMP processing. For example, if a scratch occurs on the substrate due to drying out of the slurry, the controller 190 may detect the scratch through the sensor 201 detection of sound waves passing through the slurry.

[0037] 도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 컴퓨팅 환경(500)이다. 예시적인 컴퓨팅 환경(500)은 센서 조립체(150) 및 제어기(190)를 포함한다. 센서 조립체(150)는 네트워크(505)를 통해 제어기(190)와 통신한다. 예컨대, 센서 조립체(150)에 의해 검출된 CMP 진동 신호들은, 단거리 무선 방법들, 이를테면, Bluetooth, RFID(radio-frequency identification) 시그널링 및 표준들, NFC(near field communication), ZigBee, 또는 다른 무선 통신 방법들을 사용하여, 제어기(190)에 송신될 것이다.5 is an example computing environment 500 according to one embodiment. The example computing environment 500 includes a sensor assembly 150 and a controller 190 . The sensor assembly 150 communicates with the controller 190 via a network 505 . For example, the CMP vibration signals detected by the sensor assembly 150 may be used in short-range wireless methods, such as Bluetooth, radio-frequency identification (RFID) signaling and standards, near field communication (NFC), ZigBee, or other wireless communication. methods, to the controller 190 .

[0038] 제어기(190)는 프로세서(502), 메모리(504), 저장소(506), 및 네트워크 인터페이스(508)를 포함한다. 프로세서(502)는 메모리(504)에 저장된 프로그래밍 명령들, 이를테면 프로그램 코드(512)를 검색 및 실행한다. 예컨대, 프로그램 코드(512)는 도 6과 함께 아래에서 논의되는 방법(600)일 수 있다. 프로세서(502)는 단일 프로세서, 다수의 프로세서들, 다수의 프로세싱 코어들을 갖는 단일 프로세서 등을 대표하는 것으로 포함된다. 도시된 바와 같이, 프로세서(502)는 데이터 수집 에이전트(516)를 포함한다. 데이터 수집 에이전트(516)는 센서 조립체(150)로부터 센서 데이터를 수신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 데이터 수집 에이전트(516)는 센서 조립체(150)에 대한 데이터 세트를 생성하도록 구성된다.The controller 190 includes a processor 502 , a memory 504 , a storage 506 , and a network interface 508 . Processor 502 retrieves and executes programming instructions, such as program code 512 , stored in memory 504 . For example, program code 512 may be method 600 discussed below in conjunction with FIG. 6 . Processor 502 is included as representative of a single processor, multiple processors, a single processor having multiple processing cores, and the like. As shown, the processor 502 includes a data collection agent 516 . The data collection agent 516 is configured to receive sensor data from the sensor assembly 150 . In some embodiments, the data collection agent 516 is configured to generate a data set for the sensor assembly 150 .

[0039] 저장소(506)는 디스크 드라이브 저장소일 수 있다. 단일 유닛으로서 도시되어 있지만, 저장소(506)는, 고정형 및/또는 탈착형 저장 디바이스들, 이를테면 고정형 디스크 드라이브들, 탈착형 메모리 카드들, 광학 저장소, NAS(network attached storage), 또는 SAN(storage-area-network)의 조합일 수 있다. 네트워크 인터페이스(508)는 제어기(190)로 하여금 네트워크(105)를 통해 다른 컴퓨터들, 이를테면, 예컨대 센서 조립체(150)와 통신할 수 있게 하는 임의의 타입의 네트워크 통신들일 수 있다.Storage 506 may be a disk drive storage. Although shown as a single unit, storage 506 may include fixed and/or removable storage devices such as fixed disk drives, removable memory cards, optical storage, network attached storage (NAS), or storage- area-network). Network interface 508 may be any type of network communications that enables controller 190 to communicate with other computers, such as, for example, sensor assembly 150 , via network 105 .

[0040] 도 6은 일 실시예에 따른, 화학 기계적 폴리싱 상태들을 결정하기 위한 방법(600)을 예시하는 흐름도이다. 방법(600)은 블록(602)에서 시작된다. 블록(602)에서, 화학 기계적 폴리싱 장치에 배치된 기판에 대해 화학 기계적 폴리싱 프로세스가 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 화학 기계적 폴리싱 프로세스는 폴리싱 프로세스, 기판 로딩 또는 언로딩 프로세스, 세정 프로세스 등을 포함할 수 있다.6 is a flow diagram illustrating a method 600 for determining chemical mechanical polishing conditions, according to one embodiment. Method 600 begins at block 602 . At block 602 , a chemical mechanical polishing process may be performed on a substrate disposed in a chemical mechanical polishing apparatus. In some embodiments, the chemical mechanical polishing process may include a polishing process, a substrate loading or unloading process, a cleaning process, or the like.

[0041] 방법(600)은 블록(604)으로 진행된다. 블록(604)에서, 센서 조립체(150)는 수행되는 화학 기계적 폴리싱 프로세스로부터의 진동 방출들을 캡처한다. 예컨대, 화학 기계적 폴리싱 프로세스에 의해 생성되는 진동 방출 정보는 센서 조립체(150) 내의 센서(201)에 의해 캡처된다.The method 600 proceeds to block 604 . At block 604 , the sensor assembly 150 captures vibrational emissions from the chemical mechanical polishing process being performed. For example, vibration emission information generated by a chemical mechanical polishing process is captured by the sensor 201 in the sensor assembly 150 .

[0042] 블록(606)에서, 센서 조립체(150)에 의해 캡처된 진동 방출들과 연관된 정보는 센서 조립체(150)에 의해 제어기(190)에 송신된다. 예컨대, 송신기(202)는 센서 조립체에 의해 캡처된 진동 방출들과 연관된 정보를 제어기(190)에 송신한다. 일부 실시예들에서, 진동 방출들과 연관된 정보는 송신기(202)에 의해 제어기(190)에 무선으로 송신된다. 예컨대, 센서 조립체(150)에 의해 검출된 진동 방출들과 연관된 정보는, 단거리 무선 방법들, 이를테면, Bluetooth, RFID(radio-frequency identification) 시그널링 및 표준들, NFC(near field communication), ZigBee, 또는 다른 무선 통신 방법들을 사용하여, 제어기(190)에 송신될 것이다.At block 606 , information associated with the vibrational emissions captured by the sensor assembly 150 is transmitted by the sensor assembly 150 to the controller 190 . For example, the transmitter 202 transmits information associated with vibration emissions captured by the sensor assembly to the controller 190 . In some embodiments, information associated with vibrational emissions is transmitted wirelessly by transmitter 202 to controller 190 . For example, information associated with vibrational emissions detected by the sensor assembly 150 may include short-range wireless methods such as Bluetooth, radio-frequency identification (RFID) signaling and standards, near field communication (NFC), ZigBee, or may be transmitted to the controller 190 , using other wireless communication methods.

[0043] 블록(608)에서, 송신된 진동 방출들의 분석에 기초하여, 하나 이상의 화학 기계적 폴리싱 상태들이 결정된다. 예컨대, 진동 방출들은, 프로세스 제어, 이를테면, 엔드포인트 검출, 기판 미끄러짐과 같은 비정상 상태들의 검출, 기판 로딩 및 언로딩 문제들, CMP 헤드 및 CMP 폴리싱의 필수적인 부분인 다른 연관된 기계 조립체들의 기계적 성능의 예측 등을 위해 사용될 수 있다. 진동 주파수 스펙트럼에서의 특성 변화들은 프로세스 엔드포인트들, 비정상 상태들, 및 다른 진단 정보를 나타낼 수 있다. 캡처된 진동 정보는, 폴리싱 프로세스, 슬러리 암 및 헤드 충돌들, 헤드 마모(예컨대, 밀봉부들, 짐벌 등), 결함이 있는 베어링들, 컨디셔너 헤드 작동들 등에 의해 야기되는 이상들, 이를테면 예컨대 기판 스크래치 검출을 나타내기 위해 분석될 수 있다.At block 608 , based on the analysis of the transmitted vibrational emissions, one or more chemical mechanical polishing conditions are determined. For example, vibration emissions can be used in process control, such as endpoint detection, detection of abnormal conditions such as substrate slip, substrate loading and unloading problems, prediction of the mechanical performance of the CMP head and other associated mechanical assemblies that are an integral part of CMP polishing. It can be used for etc. Characteristic changes in the oscillation frequency spectrum may indicate process endpoints, anomalies, and other diagnostic information. The captured vibration information can be used to detect anomalies caused by the polishing process, slurry arm and head impacts, head wear (eg seals, gimbals, etc.), defective bearings, conditioner head operations, etc., such as substrate scratch detection. can be analyzed to show

[0044] 블록(610)에서, 화학 기계적 폴리싱 장치는 결정된 화학 기계적 폴리싱 상태들에 기초하여 제어기(190)에 의해 제어될 수 있다.At block 610 , the chemical mechanical polishing apparatus may be controlled by the controller 190 based on the determined chemical mechanical polishing conditions.

[0045] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있다.[0045] While the foregoing relates to embodiments of the present disclosure, additional embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure.

Claims (20)

기판의 화학 기계적 폴리싱 장치로서,
기판을 유지하도록 구성된 리테이닝 링; 및
적어도 부분적으로 캐리어 헤드의 바디 내에 포지셔닝되고 그리고 부분적으로 상기 캐리어 헤드의 상기 리테이닝 링 내에 포지셔닝된 센서 조립체;를 포함하며,
상기 센서 조립체는,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 송신기;
상기 송신기의 제1 단부에 커플링된 안테나; 및
상기 제2 단부에 커플링된 진동 센서;를 포함하고,
상기 진동 센서는 상기 캐리어 헤드의 반경, 방위각, 및 각도 축들에 대하여 화학 기계적 프로세스들 동안 진동들을 검출하도록 구성되는,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.An apparatus for chemical mechanical polishing of a substrate, comprising:
a retaining ring configured to retain the substrate; and
a sensor assembly positioned at least partially within the body of the carrier head and partially positioned within the retaining ring of the carrier head;
The sensor assembly,
a transmitter having a first end and a second end;
an antenna coupled to the first end of the transmitter; and
a vibration sensor coupled to the second end;
wherein the vibration sensor is configured to detect vibrations during chemical mechanical processes with respect to radial, azimuthal, and angular axes of the carrier head.
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 1 항에 있어서,
상기 진동 센서를 실질적으로 덮는 센서 커버를 더 포함하며,
상기 센서 커버는 리본 연결부를 통해 상기 진동 센서에 커플링되는,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.The method of claim 1,
Further comprising a sensor cover substantially covering the vibration sensor,
The sensor cover is coupled to the vibration sensor through a ribbon connection,
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 2 항에 있어서,
상기 센서는 상기 리테이닝 링 내에 형성된 채널 내에 위치된,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.3. The method of claim 2,
wherein the sensor is located within a channel formed within the retaining ring;
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 2 항에 있어서,
상기 센서 커버는 부분적으로 상기 리테이닝 링의 상단 표면 위로 연장된,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.3. The method of claim 2,
the sensor cover extends partially over a top surface of the retaining ring;
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 1 항에 있어서,
상기 센서 조립체는 송신기를 더 포함하는,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.The method of claim 1,
the sensor assembly further comprising a transmitter;
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 5 항에 있어서,
상기 송신기는 검출된 진동 방출들(vibration emissions)을 블루투스(Bluetooth), RFID(radio-frequency identification) 시그널링 및 표준들, NFC(near field communication), 지그비(ZigBee) 무선 통신 방법들 중 하나를 통해서 송신하도록 구성된,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.6. The method of claim 5,
The transmitter transmits detected vibration emissions via one of Bluetooth, radio-frequency identification (RFID) signaling and standards, near field communication (NFC), ZigBee wireless communication methods. configured to
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 1 항에 있어서,
상기 진동 센서는 MEMS(micro electro-mechanical systems) 가속도계인,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.The method of claim 1,
The vibration sensor is a micro electro-mechanical systems (MEMS) accelerometer,
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 5 항에 있어서,
상기 송신기를 포함하는 이동 코일; 및
상기 이동 코일 위에 포지셔닝된 고정 코일;을 더 포함하며,
상기 이동 코일과 상기 고정 코일은 상기 고정 코일을 통한 교류 신호의 전달을 통해 유도성 커플링되는,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.6. The method of claim 5,
a moving coil comprising the transmitter; and
It further comprises; a fixed coil positioned on the moving coil,
The moving coil and the stationary coil are inductively coupled through the transmission of an alternating current signal through the stationary coil,
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 3 항에 있어서,
상기 채널은 수직 개구를 포함하며,
상기 진동 센서는 상기 수직 개구에 포지셔닝되는,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.4. The method of claim 3,
the channel comprises a vertical opening;
wherein the vibration sensor is positioned in the vertical opening;
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 제 9 항에 있어서,
상기 리테이닝 링은 상기 리테이닝 링 내의 개구로부터 상기 진동 센서를 차폐하는 멤브레인을 더 포함하는,
기판의 화학 기계적 폴리싱 장치.10. The method of claim 9,
the retaining ring further comprising a membrane shielding the vibration sensor from an opening in the retaining ring;
A device for chemical mechanical polishing of substrates. 화학 기계적 폴리싱 시스템으로서,
캐리어 헤드; 및
제어기;를 포함하고,
상기 캐리어 헤드는,
바디;
상기 바디에 커플링된 리테이닝 링; 및
적어도 부분적으로 상기 바디 내에 포지셔닝되고 그리고 부분적으로 상기 리테이닝 링 내에 포지셔닝된, 센서 조립체;를 포함하고,
상기 센서 조립체는,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 송신기;
상기 송신기의 제1 단부에 커플링된 안테나; 및
상기 제2 단부에 커플링된 진동 센서;를 포함하고,
상기 진동 센서는 상기 캐리어 헤드의 반경, 방위각, 및 각도 축들에 대하여 화학 기계적 프로세스들 동안 진동들을 검출하도록 구성되고,
상기 제어기는 상기 센서 조립체와 통신하는,
화학 기계적 폴리싱 시스템.A chemical mechanical polishing system comprising:
carrier head; and
including a controller;
The carrier head,
body;
a retaining ring coupled to the body; and
a sensor assembly positioned at least partially within the body and partially positioned within the retaining ring;
The sensor assembly,
a transmitter having a first end and a second end;
an antenna coupled to the first end of the transmitter; and
a vibration sensor coupled to the second end;
the vibration sensor is configured to detect vibrations during chemical mechanical processes with respect to radial, azimuthal, and angular axes of the carrier head;
wherein the controller is in communication with the sensor assembly;
Chemical mechanical polishing system. 제 11 항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는,
상기 캐리어 헤드의 상단 표면 상에 포지셔닝된 이동 코일; 및
상기 이동 코일 위에 포지셔닝된 고정 코일;을 더 포함하며,
상기 이동 코일과 상기 고정 코일은 상기 고정 코일을 통한 교류 신호의 전달을 통해 유도성 커플링되는,
화학 기계적 폴리싱 시스템.12. The method of claim 11,
The carrier head,
a moving coil positioned on a top surface of the carrier head; and
It further comprises; a fixed coil positioned on the moving coil,
The moving coil and the stationary coil are inductively coupled through the transmission of an alternating current signal through the stationary coil,
Chemical mechanical polishing system. 제 12 항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는,
상기 리테이닝 링 및 상기 캐리어 헤드 내에 형성된 채널과 연통하는 수직 개구를 더 포함하며,
상기 진동 센서는 상기 수직 개구 내에 포지셔닝되는,
화학 기계적 폴리싱 시스템.13. The method of claim 12,
The carrier head,
a vertical opening communicating with a channel formed in the retaining ring and the carrier head;
wherein the vibration sensor is positioned within the vertical opening;
Chemical mechanical polishing system. 제 13 항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는 상기 리테이닝 링 내의 개구로부터 상기 진동 센서를 차폐하는 멤브레인을 더 포함하는,
화학 기계적 폴리싱 시스템.14. The method of claim 13,
wherein the carrier head further comprises a membrane shielding the vibration sensor from an opening in the retaining ring.
Chemical mechanical polishing system. 제 11 항에 있어서,
상기 캐리어 헤드는,
상기 진동 센서를 실질적으로 덮는 센서 커버를 더 포함하며,
상기 센서 커버는 리본 연결부를 통해 상기 진동 센서에 커플링되는,
화학 기계적 폴리싱 시스템.12. The method of claim 11,
The carrier head,
Further comprising a sensor cover substantially covering the vibration sensor,
The sensor cover is coupled to the vibration sensor through a ribbon connection,
Chemical mechanical polishing system. 제 15 항에 있어서,
상기 센서 커버는 부분적으로 상기 캐리어 헤드의 상단 표면 위로 연장된,
화학 기계적 폴리싱 시스템.16. The method of claim 15,
the sensor cover extends partially over a top surface of the carrier head;
Chemical mechanical polishing system. 제 11 항에 있어서,
상기 센서 조립체는 부분적으로 상기 리테이닝 링 내로 연장된,
화학 기계적 폴리싱 시스템.12. The method of claim 11,
the sensor assembly extends partially into the retaining ring;
Chemical mechanical polishing system. 화학 기계적 폴리싱 상태들을 결정하기 위한 방법으로서,
화학 기계적 폴리싱 장치 내에 배치된 기판에 대해 화학 기계적 폴리싱 프로세스를 수행하는 단계;
적어도 부분적으로 캐리어 헤드의 바디 내에 그리고 부분적으로 상기 화학 기계적 폴리싱 장치의 상기 캐리어 헤드의 리테이닝 링 내에 배치된 센서 조립체를 통해, 상기 화학 기계적 폴리싱 장치로부터의 진동 방출(vibration emission)들을 캡처하는 단계;
상기 센서 조립체와 무선 통신하는 제어기에 상기 진동 방출들과 연관된 정보를 송신하는 단계; 및
송신된 정보의 분석에 기초하여 화학 기계적 폴리싱 상태를 결정하는 단계;를 포함하고,
상기 센서 조립체는,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 송신기;
상기 송신기의 제1 단부에 커플링된 안테나; 및
상기 제2 단부에 커플링된 진동 센서;를 포함하고,
상기 진동 센서는 상기 캐리어 헤드의 반경, 방위각, 및 각도 축들 중 하나에 대하여 화학 기계적 프로세스들 동안 진동들을 검출하도록 구성되는,
화학 기계적 폴리싱 상태들을 결정하기 위한 방법.A method for determining chemical mechanical polishing conditions, comprising:
performing a chemical mechanical polishing process on a substrate disposed in a chemical mechanical polishing apparatus;
capturing vibration emissions from the chemical mechanical polishing apparatus through a sensor assembly disposed at least in part in the body of the carrier head and in part in the retaining ring of the carrier head of the chemical mechanical polishing apparatus;
transmitting information associated with the vibration emissions to a controller in wireless communication with the sensor assembly; and
determining a chemical mechanical polishing state based on the analysis of the transmitted information;
The sensor assembly,
a transmitter having a first end and a second end;
an antenna coupled to the first end of the transmitter; and
a vibration sensor coupled to the second end;
wherein the vibration sensor is configured to detect vibrations during chemical mechanical processes about one of the radial, azimuthal, and angular axes of the carrier head.
A method for determining chemical mechanical polishing conditions. 삭제delete 삭제delete
KR1020197010665A 2016-09-15 2017-09-08 Chemical Mechanical Polishing Smart Ring KR102420044B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227023278A KR102564376B1 (en) 2016-09-15 2017-09-08 Chemical mechanical polishing smart ring

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN201641031439 2016-09-15
IN201641031439 2016-09-15
PCT/US2017/050822 WO2018052816A1 (en) 2016-09-15 2017-09-08 Chemical mechanical polishing smart ring

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227023278A Division KR102564376B1 (en) 2016-09-15 2017-09-08 Chemical mechanical polishing smart ring

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190042744A KR20190042744A (en) 2019-04-24
KR102420044B1 true KR102420044B1 (en) 2022-07-11

Family

ID=61559452

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197010665A KR102420044B1 (en) 2016-09-15 2017-09-08 Chemical Mechanical Polishing Smart Ring
KR1020227023278A KR102564376B1 (en) 2016-09-15 2017-09-08 Chemical mechanical polishing smart ring

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227023278A KR102564376B1 (en) 2016-09-15 2017-09-08 Chemical mechanical polishing smart ring

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10513008B2 (en)
JP (1) JP7312103B2 (en)
KR (2) KR102420044B1 (en)
CN (1) CN109689295B (en)
SG (1) SG11201901352XA (en)
TW (2) TW202200308A (en)
WO (1) WO2018052816A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200130134A1 (en) * 2018-10-29 2020-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polishing apparatus and method
US11731232B2 (en) * 2018-10-30 2023-08-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Irregular mechanical motion detection systems and method
DE102019207168A1 (en) 2019-05-16 2020-11-19 Prüftechnik Dieter Busch GmbH Device for detecting mechanical vibrations
KR20210047999A (en) * 2019-10-22 2021-05-03 삼성디스플레이 주식회사 Polishing head unit, substrate procesing apparatus including the same and processing method of substrate using the same
CN113118966B (en) * 2019-12-31 2022-08-16 清华大学 Bearing head for chemical mechanical polishing and using method thereof
KR20220116316A (en) 2020-06-24 2022-08-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Abrasive carrier head with piezoelectric pressure control
JP2023177421A (en) * 2022-06-02 2023-12-14 株式会社荏原製作所 Polishing device
WO2023234973A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Applied Materials, Inc. Acoustic monitoring of cmp retaining ring
WO2024091314A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 Applied Materials, Inc. Carrier head acoustic monitoring with sensor in platen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001035822A (en) * 1999-07-08 2001-02-09 United Microelectronics Corp Chemical mechanical polishing station equipped with completion point observing device
JP2009542449A (en) * 2006-06-28 2009-12-03 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Abrasive article, CMP monitoring system and method
WO2015195284A1 (en) 2014-06-16 2015-12-23 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing retaining ring with integrated sensor

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5904609A (en) * 1995-04-26 1999-05-18 Fujitsu Limited Polishing apparatus and polishing method
JP4704312B2 (en) * 1995-04-26 2011-06-15 富士通株式会社 Polishing apparatus and polishing method
US5908530A (en) 1995-05-18 1999-06-01 Obsidian, Inc. Apparatus for chemical mechanical polishing
US6010538A (en) * 1996-01-11 2000-01-04 Luxtron Corporation In situ technique for monitoring and controlling a process of chemical-mechanical-polishing via a radiative communication link
US6106661A (en) 1998-05-08 2000-08-22 Advanced Micro Devices, Inc. Polishing pad having a wear level indicator and system using the same
US6368189B1 (en) 1999-03-03 2002-04-09 Mitsubishi Materials Corporation Apparatus and method for chemical-mechanical polishing (CMP) head having direct pneumatic wafer polishing pressure
US6390908B1 (en) 1999-07-01 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Determining when to replace a retaining ring used in substrate polishing operations
WO2003011517A1 (en) 2001-08-01 2003-02-13 Entegris, Inc. Wafer carrier wear indicator
US6937915B1 (en) * 2002-03-28 2005-08-30 Lam Research Corporation Apparatus and methods for detecting transitions of wafer surface properties in chemical mechanical polishing for process status and control
US7160493B2 (en) 2002-10-11 2007-01-09 Semplastics, Llc Retaining ring for use on a carrier of a polishing apparatus
US20040242121A1 (en) * 2003-05-16 2004-12-02 Kazuto Hirokawa Substrate polishing apparatus
US20070235133A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Strasbaugh Devices and methods for measuring wafer characteristics during semiconductor wafer polishing
JP5301931B2 (en) * 2008-09-12 2013-09-25 株式会社荏原製作所 Polishing method and polishing apparatus
TWI570791B (en) * 2011-09-30 2017-02-11 荏原製作所股份有限公司 Polishing apparatus and substrate holding apparatus
US9067295B2 (en) * 2012-07-25 2015-06-30 Applied Materials, Inc. Monitoring retaining ring thickness and pressure control
US20140329439A1 (en) * 2013-05-01 2014-11-06 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for acoustical monitoring and control of through-silicon-via reveal processing
JP6030041B2 (en) * 2013-11-01 2016-11-24 株式会社荏原製作所 Polishing apparatus and polishing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001035822A (en) * 1999-07-08 2001-02-09 United Microelectronics Corp Chemical mechanical polishing station equipped with completion point observing device
JP2009542449A (en) * 2006-06-28 2009-12-03 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Abrasive article, CMP monitoring system and method
WO2015195284A1 (en) 2014-06-16 2015-12-23 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing retaining ring with integrated sensor

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201901352XA (en) 2019-04-29
TW201822952A (en) 2018-07-01
KR20220100110A (en) 2022-07-14
WO2018052816A1 (en) 2018-03-22
JP7312103B2 (en) 2023-07-20
TW202200308A (en) 2022-01-01
US20180071889A1 (en) 2018-03-15
TWI758323B (en) 2022-03-21
KR20190042744A (en) 2019-04-24
KR102564376B1 (en) 2023-08-04
CN109689295A (en) 2019-04-26
CN109689295B (en) 2021-08-06
JP2019532825A (en) 2019-11-14
US10513008B2 (en) 2019-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102420044B1 (en) Chemical Mechanical Polishing Smart Ring
US10946496B2 (en) Chemical mechanical polishing retaining ring with integrated sensor
US11848220B2 (en) RFID part authentication and tracking of processing components
KR101965475B1 (en) Monitoring retaining ring thickness and pressure control
KR20140118903A (en) Polishing device and abrasion detecting method
KR20130094676A (en) Cmp groove depth and conditioning disk monitoring
KR20200074250A (en) Predictive filter for monitoring polishing pad wear rate
KR20200122399A (en) Pad conditioner cutting rate monitoring
KR20070028191A (en) Polishing pad conditioner equipped polishing pad life time detecting device and polishing pad life time detecting method
US20230390883A1 (en) Acoustic monitoring of cmp retaining ring

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant